电磁场与微波技术实验报告

实验二：分支线匹配器 一、 实验目的

掌握支节匹配器的工作原理； 掌握微带线的基本概念和元件模型； 掌握微带线分支线匹配器的设计和仿真。

二、 实验原理

支节匹配器

支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或者串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。

单支节匹配器：调谐时，主要有两个可调参量：距离 d 和分支线的长度 l。匹配的基本思想是选择 d，使其在距离负载 d 处向主线看去的导纳 Y 是 ??0 + ???? 形式，即 ?? = ??0 + ???? ，其中 ??0 = 1/??0 。并联开路或短路分支线的作用是抵消 Y 的电纳部分，使总电纳为 ??0 ，实现匹配，因此，并联开路或短路分支线提供的电纳为 ????? ，根据该电纳值确定并联开路或短路分支线的长度 l，这样就达到匹配条件。

双支节匹配器：通过增加一支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需 调节两个分支线长度，就能够达到匹配（注意双支节匹配不是对任意负载阻抗都能匹配的，即存在一个不能得到匹配的禁区）。 微带线

微带线是有介质 ????(???? > 1) 和空气混合填充，基片上方是空气，导体带条和接地板之

《电磁场理论与微波技术》教学大纲

课程英文译名：Electromagnetic Theory and Microwave Technology 课内总学时：50 学时 学分：3 学分

开课学院：通信工程学院 开课教研室：网络通信教研室 编号：B0801020 课程类别：限选 面向专业：通信工程

一、课程的任务和教学目的

课程任务：讲授电磁场的基本理论，即静电场，稳恒电流场和磁场，以及时变电磁场的理论。

教学目的：本课程是一门有关麦克斯韦电磁理论基础的主干课程，在以《大学物理》为先修课程的基础上,通过本课程学习,使学生进一步了解宏观电磁场与电磁波的基本性质和基本规律以及基本分析方法，为后续专业课程《微波技术与天线》的学习或进一步研究电磁场与电磁波打下必要的理论基础，并能自觉地运用于工程实践之中。

二、课程的内容与基本要求：

电磁场与电磁波理论揭示了宏观电磁场分布以及电磁波辐射和传播的基本规律和特性，课程介绍了工程应用中电磁场和电磁波问题的基本分析和计算方法，它是电路理论的一个生长点，是解决实际电磁问题的基础。 基本内容：

第一章，矢量分析与场论

特别提示：请诚信应考,考试违纪或作弊将带来严重后果！

成都理工大学工程技术学院 2009 － 2010学年第2学期

《 电磁场理论与微波技术 》通信工程 专业期末试卷A

注意事项：1. 考前请将密封线内的各项内容填写清楚； 2. 所有答案请直接答在答题纸上； 3．考试形式：闭 卷；

4. 本试卷共 二 大题，满分100分， 考试时间120分钟。

题号 分数 一 二 总分 阅卷人

一．简答题 （第1题20分，第2--7题各5分，第8题各10分 共60分）

1，分别写出麦克斯韦方程组的微分和积分形式，并解释每个积分方程的含义。

2，静电场的电力线是不闭合的，为什么？在什么情况下电力线可以构成闭合回

路，它的激励源是什么？

3，试从产生的原因、存在的区域以及引起的效应等方面比较传导电流和位移电

流。 4，“如果空间中某一点的电场强度为零，则该点的电位为零”，这种说法正确吗？

为什么？。

5，安培环路定理应用到时变场时会出现什么矛盾？这一矛盾又是如何解决的?

6，什么是坡印廷定理？它的物理意义是什么？

7，沿均匀波导传播的波有哪三种基本模式？

8，由电磁场理论知

特别提示：请诚信应考,考试违纪或作弊将带来严重后果！

成都理工大学工程技术学院 2009 － 2010学年第2学期

《 电磁场理论与微波技术 》通信工程 专业期末试卷A

注意事项：1. 考前请将密封线内的各项内容填写清楚； 2. 所有答案请直接答在答题纸上； 3．考试形式：闭 卷；

4. 本试卷共 二 大题，满分100分， 考试时间120分钟。

题号 分数 一 二 总分 阅卷人

一．简答题 （第1题20分，第2--7题各5分，第8题各10分 共60分）

1，分别写出麦克斯韦方程组的微分和积分形式，并解释每个积分方程的含义。

2，静电场的电力线是不闭合的，为什么？在什么情况下电力线可以构成闭合回

路，它的激励源是什么？

3，试从产生的原因、存在的区域以及引起的效应等方面比较传导电流和位移电

流。 4，“如果空间中某一点的电场强度为零，则该点的电位为零”，这种说法正确吗？

为什么？。

5，安培环路定理应用到时变场时会出现什么矛盾？这一矛盾又是如何解决的?

6，什么是坡印廷定理？它的物理意义是什么？

7，沿均匀波导传播的波有哪三种基本模式？

8，由电磁场理论知

电磁场与电磁波实验

班级 学号 姓名

08020804 2008301914 夏益锋

反射实验

2008301918 张筠鹏

2008301919 赵伟

第一章 反射实验

? 实验原理

当微波遇到金属板时将会发生全反射，本实验就是以一块金属板作为障碍物，来研究当微波以某一入射角投射到金属板时，所遵守的反射定律。

? 实验报告

?1?2极化 入射角φ1 理论反射角φ2 实测反射角φ2 φ2-φ2测 水平极化 45 45 47.4 2.4 垂直极化 45 45 47.5 2.5 ? 误差分析： 1． 仪器误差：发射天线和接收天线不能调到绝对的水平和垂直，因此也得不到绝对的水平

极化波和垂直极化波；反射金属板不是绝对的平面，也影响入射角和反射角的大小。 2． 人为操作误差：操作仪器时，读数时都会存在一定误差

3． 周围仪器发射电磁波影响误差：影响电流表示数，也就影响电流极大是的反射角大小。 4． 由于误差较小，在允许范围内。

1

电磁场与电磁波实验 衍射实验

第二章 衍射实验

? 实验原理：

当一束平面波垂直入射到一个狭缝，狭缝的宽度和波长可以比拟时，它就会发生衍射现象。

极小值：

a?sin??n??

??极大值：a

实验一 T形波导的内场分析

实验目的

1、 熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。 2、 掌握T型波导功分器的设计方法、优化设计方法和工作原理。 实验仪器

1、 装有windows 系统的PC 一台 2、 HFSS15.0 或更高版本软件 3、 截图软件 实验原理

本实验所要分析的器件是下图所示的一个带有隔片的T形波导。其中，波导的端口1是信号输入端口，端口2和端口3是信号输出端口。正对着端口1一侧的波导壁凹进去一块，相当于在此处放置一个金属隔片。通过调节隔片的位置可以调节在端口1传输到端口2，从端口1传输到端口3的信号能量大小，以及反射回端口1的信号能量大小。

T形波导

实验步骤

1、新建工程设置：

运行HFSS并新建工程：打开 HFSS 软件后，自动创建一个新工程： Project1，由主菜单选 File\\Save as ，保存在指定的文件夹内，命名为Ex1_Tee；由主菜单选 Project\\ Insert HFSS Design，在工程树中选择 HFSSModel1，点右键，选择 Rename项，将设计命名为 TeeModel。

选择求解类型为模式驱动（Driven Model）：由主菜单选 HFSS\

实验一 T形波导的内场分析

实验目的

1、 熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。 2、 掌握T型波导功分器的设计方法、优化设计方法和工作原理。 实验仪器

1、 装有windows 系统的PC 一台 2、 HFSS15.0 或更高版本软件 3、 截图软件 实验原理

本实验所要分析的器件是下图所示的一个带有隔片的T形波导。其中，波导的端口1是信号输入端口，端口2和端口3是信号输出端口。正对着端口1一侧的波导壁凹进去一块，相当于在此处放置一个金属隔片。通过调节隔片的位置可以调节在端口1传输到端口2，从端口1传输到端口3的信号能量大小，以及反射回端口1的信号能量大小。

T形波导

实验步骤

1、新建工程设置：

运行HFSS并新建工程：打开 HFSS 软件后，自动创建一个新工程： Project1，由主菜单选 File\\Save as ，保存在指定的文件夹内，命名为Ex1_Tee；由主菜单选 Project\\ Insert HFSS Design，在工程树中选择 HFSSModel1，点右键，选择 Rename项，将设计命名为 TeeModel。

选择求解类型为模式驱动（Driven Model）：由主菜单选 HFSS\

一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分） 在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。

???1．设一个矢量场 xi?(2y?1)j?3zk，则散度为( )

A. 0 B. 3 C. 6 D. 9

2．在半径为a的一个半圆弧线上均匀分布有电荷Q，求圆心处的电场强度。( ) A.

Q12??0aQ2??0a2222 B.

Q6??0aQ22

C. D.

??0a22

?????3.电矩为p?ql的电偶极子在均匀电场E中所受的作用力F和库仑力矩L为( ) ?????? A. F?0,L?0 B. F?0,L?p?E

C. F?qE,L?0 D. F?qE,L?p?E

4．C1和C2两个电容器，其上分别标明200PF500V（耐压值）和300PF900V。把它们串起来，在两端加上1000V电压，则( ) A．C1被击穿，C

一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分） 在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。

???1．设一个矢量场 xi?(2y?1)j?3zk，则散度为( )

A. 0 B. 3 C. 6 D. 9

2．在半径为a的一个半圆弧线上均匀分布有电荷Q，求圆心处的电场强度。( ) A.

Q12??0aQ2??0a2222 B.

Q6??0aQ22

C. D.

??0a22

?????3.电矩为p?ql的电偶极子在均匀电场E中所受的作用力F和库仑力矩L为( ) ?????? A. F?0,L?0 B. F?0,L?p?E

C. F?qE,L?0 D. F?qE,L?p?E

4．C1和C2两个电容器，其上分别标明200PF500V（耐压值）和300PF900V。把它们串起来，在两端加上1000V电压，则( ) A．C1被击穿，C

第 1 章 电 磁 场 与 电 磁 波 的 基 本 原 理

电 磁 场 的 基 本 方 程

一、电磁场中的基本场矢量

电磁场中的基本场矢量有四个:电场强度E,电位移矢量D,磁感应强度B和磁场强度H。

(一) 电场强度E F 场中某点的电场强度E定义为单位正电荷在该点所受的力,即 ： E q电场强度E的单位为伏/米(V/m)。

(二) 电位移矢量D

如果电解质中存在电场,则电介质中分子将被极化,极化的程度用极化强度P来表示。此时电介质中的电场必须用电位移矢量D来描写。它定义为 ： D 0E P

在SI单位制中,D的单位为库仑/米2(C/m2)。

P： xe 0E对于线性媒质中某点的电极化强度P正比于该点的电场强度E。在各向同性媒质中某点的P和E方向相同,即

0E xe 0E 0(1 xe)E 0 rE E，故D 式中ε=ε0(1+χe)称为介质的介电常数,而εr=1+χe称为介质的相对介电常数。

(三) 磁感应强度B

磁感应强度B是描写磁场性质的基本物理量。它表示运动电荷在磁场中某点受洛仑兹力的大小。磁感应强度B定

F qv B义为：

(四) 磁场强度H

如果磁